Роторно-поршневой двигатель

Роторно-поршневой двигатель

Ро́торно-поршнево́й дви́гатель внутреннего сгорания (РПД, двигатель Ва́нкеля), конструкция которого разработана в 1957 инженером Феликсом Ванкелем (de:Felix Wankel). Особенность двигателя — применение вращающегося ротора (поршня), размещённого внутри цилиндра, поверхность которого выполнена по эпитрохоиде.

Конструкция

Установленный на валу ротор жёстко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй. Ротор с зубчатым колесом как бы обкатывается вокруг шестерни. Его грани при этом скользят по эпитрохоидальной поверхности цилиндра и отсекают переменные объёмы камер в цилиндре.

Цикл двигателя Ванкеля: впуск (голубой), сжатие (зелёный), рабочий ход (красный), выпуск (жёлтый)

Такая конструкция позволяет осуществить 4-тактный цикл Отто без применения специального механизма газораспределения. Герметизация камер обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаемыми к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами.

Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение, запуск принципиально такие же, как и у обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Практическое применение получили двигатели с трёхгранными роторами, с отношением радиусов шестерни и зубчатого колеса: r:R = 2:3, которые устанавливают на автомобилях, лодках и т. п.

Преимущества и недостатки

Роторно-поршневой двигатель несложен в ремонте, благодаря простоте своего устройства и заметно меньшему числу деталей, чем у обычного ДВС. При выработке ресурса, как правило, производится капитальный ремонт, включающий в себя замену всевозможных уплотнений, а также ротора и, иногда, статора.

При всех преимуществах (высочайший КПД, простота устройства, ремонтопригодность), явным недостатком двигателя Ванкеля является несколько меньшая экономичность (а у отечественных РПД - ещё и весьма малый ресурс) по сравнению с обычными ДВС. Помимо этого, роторно-поршневой двигатель Renesis (наиболее современный на данный момент), устанавливаемый на автомобили Mazda RX-8, весьма чувствителен к выбору масла: синтетические и полусинтетические масла приводят к разрушению кольцевых уплотнений, что в конечном итоге приводит к серьезному ускорению износа двигателя и увеличению расхода масла.

В среднем, автомобили с РПД потребляют до 20 литров топлива на 100 км, и от 0,4л до 1л масла на 1000 км. Активнее всего потребляют масло РПД отечественного производства. Для двигателей Mazda нормой является 0,4-0,6л на 1000 км.

В настоящее время исследование этого типа двигателя активно продолжает японский автоконцерн Мазда (автомобили RX - серии).

Литература

• Роторно-поршневой двигатель // Большая советская энциклопедия

Ссылки

• Анимация: Двигатель Ванкеля